Giám sát mức tiêu thụ năng lượng bằng smart plug, Prometheus và Grafana
- Bài viết này không phải là một hướng dẫn chi tiết cho từng phần cấu hình. Nếu bạn đã quen thuộc với Linux và dòng lệnh, bạn có thể tự làm theo thiết lập này.
Mua và cấu hình smart plug
- Trong vài năm qua, tôi đã quan tâm đến mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống máy tính và thiết bị gia dụng.
- Trước đây tôi đã dùng một chiếc công tơ điện tử đơn giản để đo nhanh, nhưng nó không phù hợp để theo dõi mức tiêu thụ điện của thiết bị trong thời gian dài.
- Mình mua smart plug từ athom.tech. Đã chọn phiên bản Smart Plug EU V3, và việc giao hàng mất 9 ngày kể cả qua dịp Giáng Sinh.
- Smart plug đi kèm firmware Tasmota đã được flash sẵn. Có tờ hướng dẫn cách nối vào mạng Wi-Fi đi kèm, sau đó có thể quản lý plug qua trình duyệt.
- Từ giao diện web, việc cập nhật firmware lên phiên bản mới nhất chỉ cần vài cú nhấp chuột.
Nền tảng phần mềm
- Mục tiêu ban đầu là giám sát trực quan mức tiêu thụ điện của máy chủ gia đình, modem/định tuyến, workstation và máy nước nóng điện.
- Dữ liệu công tơ điện được thu thập vào instance Prometheus đã chạy trên home server.
- Trên server chạy nhiều instance của giải pháp tasmota-power-exporter cho từng plug, và Prometheus thu thập dữ liệu mỗi giây.
- Tận dụng lại instance Grafana đang chạy trên home server để hiển thị biểu đồ mặc định cho cài đặt công tơ điện.
Quan sát và phát hiện
- Đây là những gì tôi nhận ra sau gần 4 tháng vận hành thiết lập này:
Máy nước nóng điện
- Việc máy nước nóng tiêu thụ công suất cao nhất không có gì đáng ngạc nhiên.
- Mức tiêu thụ điển hình: 4.51kWh/ngày
- Giá trị thấp nhất quan sát được: 0.56kWh/ngày, thường xảy ra khi không có ai ở nhà
- Giá trị cao nhất quan sát được: 11.1kWh/ngày, có rất nhiều lần giặt và tắm
Thiết lập home server
- Chạy toàn bộ workload home server trên Zimaboard. Một trong những lợi thế lớn là mức tiêu thụ điện rất thấp.
- Hộp modem/router do ISP cung cấp tiêu thụ điện nhiều hơn Zimaboard.
- Tạm thời chuyển cấu hình home server sang ASRock Deskmini X300. So với Zimaboard, mức tiêu thụ điện khi rảnh của nó cao hơn hẳn.
Điện áp
- Smart plug Tasmota hiện tại cũng báo giá trị điện áp. Trong các thời điểm tiêu thụ công suất đỉnh điển hình, điện áp có xu hướng giảm tổng thể.
- Hiện tượng tụt áp xảy ra khi chạy các thiết bị tiêu thụ nhiều như máy nước nóng điện, ấm đun nước điện, bếp điện và lò vi sóng.
Workstation
- Mức tiêu thụ điển hình: 0.95kWh/ngày
- Giá trị thấp nhất quan sát được: 0.07kWh/ngày
- Giá trị cao nhất quan sát được: 1.52kWh/ngày
Sạc
- Smart plug này phù hợp để quan sát mẫu sạc của các thiết bị khác nhau.
- Đa số thiết bị cho thấy mẫu sạc nhanh khi pin chưa gần đầy rồi chậm dần khi gần đầy pin.
Độ ổn định
- Tính ổn định của smart plug nhìn chung ổn, nhưng có những plug thường xuyên không gửi thống kê đúng hạn.
- Có hai plug phải tắt hoàn toàn rồi bật lại.
Ý tưởng tương lai
- Các plug cung cấp phương thức bật/tắt thiết bị thông qua nhiều API khác nhau. Mình dự định dùng Home Assistant hoặc các script đơn giản.
Suy nghĩ kết thúc
- Nhìn chung, tôi rất hài lòng với thiết lập này. Nhờ đó tôi có thể thực hiện đo lường đáng tin cậy cho nhiều cấu hình máy tính khác nhau và xác định hiệu quả năng lượng của thiết bị dễ dàng hơn.
Ý kiến của GN⁺
- Rất thú vị khi có thể giám sát mức tiêu thụ điện toàn nhà cực kỳ chi tiết theo từng plug. Bình thường chỉ biết qua hóa đơn theo tháng, giờ lại thấy được theo từng giây.
- Qua so sánh của tác giả về lượng điện giữa Zimaboard và ASRock, có vẻ việc tận dụng tốt C-State do CPU hỗ trợ sẽ rất quan trọng nếu muốn tối ưu hiệu suất điện.
- Nếu giám sát toàn bộ hạ tầng IT gia đình, có thể theo dõi mô hình tiêu thụ theo khung giờ/hoàn cảnh để tham khảo khi chọn gói cước.
- Nếu xây dựng smart home, việc thiết lập các hệ thống như Prometheus, Grafana để thu thập và trực quan hóa dữ liệu từ các cảm biến dường như sẽ là nền tảng cơ bản.
- Nếu có thể giám sát công suất theo thời gian thực, việc điều khiển để tránh dùng điện vào giờ cao điểm cũng có thể khả thi. Điều này có thể giúp tránh tình trạng bị "đốt tiền" do hóa đơn điện bất ngờ.
1 bình luận
Bình luận Hacker News
Tóm tắt:
• Giới thiệu cách kết nối bộ ngắt điện Zigbee với công tơ điện tại nhà và hiển thị lượng tiêu thụ điện trên màn hình e-ink • Mua thiết bị Rainforest Automation Eagle để đọc đồng hồ thông minh và gửi dữ liệu vào Prometheus